显微镜的发明与发展
显微镜的发展综述
显微镜的发展综述 摘要:本文综述显微镜的历史发展过程。通过列出每个时期显微镜的形态、功能与应用领域，可总结出显微镜的工作原理和了解社会发展的不同时期的需要。从而可推测出未来的社会需要和显微镜的发展方向。 关键词：显微镜、发展综述、显微镜的发展、单式显微镜、复式显微镜 The development of microscope Abstract This paper reviewed the development history of the microscope process. By listing every period microscope, the shape of the function and application field, We can be concluded the working principle of the microscope and understand the social development in different periods of need .We thus can guess the future of the social needs and the development direction of the microscope. Keywords Microscope, the review of development, the development of microscope,Characteristic menu type microscope, Double entry microscope 显微镜是一种借助物理方法产生物体放大影像的仪器。最早发明于16 世纪晚期，至今已有四百多年的历史。现在，它已经成为了一种极为重要的科学仪器，广泛地用于生物、化学、物理、冶金、酿造、医学等各种科研活动，对人类的发展做出了巨大而卓越的贡献。随着现代光电子技术和计算机的高速发展，显微测 量技术在工业、国防、科技均得到了广泛应用［1］ 。通过了解显微镜的发展历 程，今后能更好地改良显微镜，使其更造福于我们的社会。 1 十六世纪的显微镜 1.1 单式显微镜的出现: 在3000多年以前，欧洲腓尼基人在地中海沿岸的贝鲁斯河边第一次制成了人造玻璃. 大约在4世纪,罗马人开始把玻璃应用在门窗上. 到1291年, 意大利的玻璃制造技术已经非常发达.而玻璃是制造显微镜的基本材料. 早在公元前,我国人民就发展出了透镜制造技术.当时的材料是水晶. 13世纪,著名的马可.波罗将中国的眼镜传入欧洲.欧洲人学会了磨制眼镜的技术. 眼镜制造业兴盛起来. 人们很快发现,凸透镜可以产生物体的放大影象. 于是,一些人开始使用凸透镜来观察细小的物体,凸透镜在科学研究中开始发挥它巨大的作用.凸透镜因其具有放大功能而被叫做放大镜,多透镜的复式显微镜发明后又称单式显微镜,意思 是只有一个透镜的显微镜［2、3］ 。 1.2第一个复式显微镜:
列文虎克发明显微镜
列文虎克发明显微镜 发明显微镜的人，是一个最初被人们看不起的人，他就是荷兰的列文虎克。 列文虎克出生贫寒，成年后只做着一份低级的门房工作，但他凭着自己的执着，利用自己做门房工作的空余时间不知疲倦地埋头磨制他的镜片。他周围的人本来就看不起他，见他整天磨透镜镜片，便耻笑他，认为他是“疯了”，是在“干没有出息的事”。而列文虎克没有因为别人说这说那就放弃自己所做的事情。 透过两片透镜，列文虎克发现眼前的东西变大了好多，他看见许多肉眼看不到的微小生命。这样，利用两片透镜，他做成了人类历史上第一架显微镜。一天，下起细雨，列文虎克想：雨水看起来很干净，但它们中是否还有一些我们肉眼看不到的东西呢？于是，他舀起一些雨水，放在显微镜下观察，他发现雨水中蠕动着好多小生物。当时，列文虎克非常惊讶和喜悦，他告诉自己的小女儿玛利：“雨水里有许多小动物呢，它们正在游动，身体要比我们眼睛看到的小动物小得多，真有趣！” 在这以后，列文虎克在湖水里、鞋底上、甚至人的牙缝里发现了一个又一个的“小世界”。原来在人的口腔里生活的生物竟是如此之多，可能比一个国家的居民都多。列文虎克就是凭着自己的执着，向人们展示出他在科学探索上的不懈努力和付出。因为显微镜的发明，列文虎克成了微生物学的始祖。 人类因为有了显微镜，才得以把更多的科学探索继续向前推进。人们很想知道他成功的“秘诀”，他的“秘诀。就是那双因长期磨制镜片而满是老茧和裂纹的手。 在列文虎克八十五岁那一年，朋友们劝他离开显微镜，安度晚年。列文虎克是这样回答的：“要想成就一项事业，必须花掉毕生的时间。” 想一想： （1）列文虎克发明显微镜遇到了哪些困难？他是怎样克服的？ （2）我们应当学习列文虎克的什么精神？ （3）你想搞发明吗？有什么发明的目标吗？
显微镜的研究和发展历史及功用
显微镜的研究和发展历史及功用 1590年，荷兰ZJansen(詹森)和意大利人的眼镜制造者已经造出类似显微镜的放大仪器。 1611年，Kepler(克卜勒)：提议复合式显微镜的制作方式。 1665年，RHooke(罗伯特胡克)：「细胞」名词的由来便由胡克利用复合式显微镜观察软木的木栓组织上的微小气孔而得来的。 1674年，AVLeeuwenhoek(列文虎克)：发现原生动物学的报导问世，并于九年后成为首位发现「细菌」存在的人。 1833年，Brown(布朗)：在显微镜下观察紫罗兰，随后发表他对细胞核的详细论述。 1838年，Schlieden andSchwann(施莱登和施旺)：皆提倡细胞学原理，其主旨即为「有核细胞是所有动植物的组织及功能之基本元素」。 1857年，Kolliker(寇利克)：发现肌肉细胞中之线粒体。 1876年，Abbe(阿比)：剖析影像在显微镜中成像时所产生的绕射作用，试图设计出最理想的显微镜。 1879年，Flrmming(佛莱明)：发现了当动物细胞在进行有丝分裂时，其染色体的活动是清晰可见的。 1881年，Retziue(芮祖)：动物组织报告问世，此项发表在当世尚无人能凌驾逾越。然而在20年后，却有以Cajal(卡嘉尔)为首的一群组织学家发展出显微镜染色观察法，此举为日后的显微解剖学立下了基础。 1882年，Koch(寇克)：利用苯安染料将微生物组织进行染色，由此他发现了霍乱及结核杆菌。往后20年间，其它的细菌学家，像是Klebs 和Pasteur(克莱柏和帕斯特)则是藉由显微镜下检视染色药品而证实许多疾病的病因。
1886年，Zeiss(蔡司)：打破一般可见光理论上的极限，他的发明--阿比式及其它一系列的镜头为显微学者另辟一新的解像天地。 1898年，Golgi(高尔基)：首位发现细菌中高尔基体的显微学家。他将细胞用硝酸银染色而成就了人类细胞研究上的一大步。 1924年，Lacassagne(兰卡辛)：与其实验工作伙伴共同发展出放射线照相法，这项发明便是利用放射性钋元素来探查生物标本。 1930年，Lebedeff(莱比戴卫)：设计并搭配第一架干涉显微镜。 另外由Zernicke(卓尼柯)在1932年发明出相位差显微镜，两人将传统光 学显微镜延伸发展出来的相位差观察使生物学家得以观察染色活细胞上的种种细节。 1941年，Coons(昆氏)：将抗体加上萤光染剂用以侦测细胞抗原。 1952年，Nomarski(诺马斯基)：发明干涉相位差光学系统。此项发明不仅享有专利权并以发明者本人命名之。
显微镜的发展史
显微镜的发明 显微镜是人类各个时期最伟大的发明物之一。在它发明出来之前，人类关于周围世界的观念局限在用肉眼，或者靠手持透镜帮助肉眼所看到的东西。 显微镜把一个全新的世界展现在人类的视野里。人们第一次看到了数以百计的“ 新的” 微小动物和植物，以及从人体到植物纤维等各种东西的内部构造。显微镜还有助于科学家发现新物种，有助于医生治疗疾病。上图：这是17 世纪英国科学家罗伯特·胡克的显微镜。它有一根内装透镜的简易皮管，安放在一个可调整的架子上。灌满水的玻璃球用来把光聚焦到物体上。 最早的显微镜是16 世纪末期在荷兰制造出来的。发明者可能是一个叫做札恰里亚斯·詹森的荷兰眼镜商，或者另一位荷兰科学家汉斯·利珀希，他们用两片透镜制作了简易的显微镜，但并没有用这些仪器做过任何重要的观察。 后来有两个人开始在科学上使用显微镜。第一个是意大利科学家伽利略。他通过显微镜观察到一种昆虫后，第一次对它的复眼进行了描述。第二个是荷兰亚麻织品商人安东尼·凡·列文虎克（1632 年-1723 年），他自己学会了磨制透镜。他第一次描述了许多肉眼所看不见的微小植物和动物。 1931 年，恩斯特·鲁斯卡通过研制电子显微镜，使生物学发生了一场革命。这使得科学家能观察到像百万分之一毫米那样小的物体。1986 年他被授予诺贝尔奖。 显微镜的发展史
显微镜的演绎史 1611 年 Kepler( 克卜勒 ) ：提议复合式显微镜的制作方式。 1655 年 Hooke( 虎克 ) ：「细胞」名词的由来便由虎克利用复合式显微镜观察软木塞上某区域中的微小气孔而得来的。 1674 年 Leeuwenhoek( 李文赫克 ) ：发现原生动物学的报导问世，并于九年后成为首位发现「细菌」存在的人。 1833 年 Brown( 布朗 ) ：在显微镜下观察紫罗兰，随后发表他对细胞核的详细论述。 R. 虎克在 17 世纪中期 制做的复式显微 19 世纪中期的显微镜 20 世纪初期的显微镜 带自动照相机 的光学显微镜 装有场发射枪的 扫描电子显微镜 超高压透射电子显微镜
应用生物显微镜发展史话(一)
1 應用生物顯微鏡發展史話（一） 2 硬體開發篇 3 4 楊德明博士5 6 台北榮總教研部副研究員7 陽明大學生醫光電所兼任助理教授8 東吳大學微生物系兼任助理教授9 10 11 1.宇宙中獨特的藍色星球 這個被我們人類稱為地球（Earth）的星球表面，存在著宇宙中近似獨一無 12 13 二的『生命』（Life），當地球出現生命跡象的那一刻，就已註定這個藍色星體的14 與眾不同。經過數十億年的自然氣候淬煉與生態環境變化，從恐龍到人類的生物15 霸主更迭，至今已為人知的生物物種約有200萬種，加上尚未被鑑定出所有物16 種，可能至少有1000萬種以上，也就是說：未知的生命遠比現在所知悉、定義17 或分類的生命多出很多（有學者指出已知的僅佔未知的約1/8），『生物多樣性』18 （Biodiversity）儼然成為地球的重要生命特質及寶貴資產。即便如此，人類時至19 今日卻從不放棄向地球外的宇宙各地、尋找類似地球具有生命的星體，包括離我20 們最近的火星（Mars）<如數年前的鳳凰號、以及現今的克普勒計畫（美國太空21 總屬NASA）。到底何謂生命（生命的定義）？而地球上生命的定義與宇宙中生22 命的定義又是否相同呢？要探索這個問題，必須先從地球的生命本身開始。 23
24 2.初探生命科學 25 地球上所謂生命的最基本單位，現在被統一稱之為細胞（cell）。細胞依基本26 的型態分為兩大類，一類是原核生物（Prokaryotes，細胞內物質鬆散卻亂中有序、27 無明顯細胞核疆界）：如真細菌（Eubacteria）與古細菌（Archaebacteria）；另一28 類則是真核生物（Eukaryotes，具有組織特化功能的隔間-胞器（organelle）、並將29 遺傳物質條理有序的壓縮在細胞核中）：如原生生物（Protista）、真菌（Fungi）、30 植物（Plant）、動物（Animal）。這些生命，有的是單一細胞個體就可以獨立生存31 的（稱之為單細胞生物，如酵母菌yeast）、有的是需要許許多多同類細胞（具有32 完全一樣的遺傳物質）的共同協力組成以維持活命狀態（稱之為多細胞生物）。 33 因為多細胞功能性的聚集形成組織系統、也使生命個體大小呈現人們視覺上可以辨認（即眼見為憑）的程度（尺度從昆蟲的數公分到企鵝的公尺），從古代原人 34 35 於洞穴中的野牛壁畫可知：人類很早就有能力以觀察多細胞生物型態與行為、並36 以歸納、定義等方式，去思考如何對同種或不同種物種加以辨認/分類（分類學之父林奈Carolus Linnaeus、台灣在地的生命科學先驅斯文豪Robert Swinhoe）， 37 38 進而發展出各個重要生物學門，如動物行為學（俄國巴夫洛夫Ivan Pavlov的狗39 餵食口水制約實驗、奧地利勞倫茲Konrad Lorenz的鵝媽媽印痕理論、以及奧地40 利馮孚立Karl von Frisch的蜜蜂舞蹈等等）、動植物生態與演化學（達爾文Charles 41 Robert Darwin）等等。 42
扫描电子显微镜的早期历史和发展趋势
扫描电子显微镜的早期历史和发展趋势 扫描电子显微镜（SEM）的基本原理在20世纪30年代到40年代初由Knoll, 德国的von Ardenne和美国的Zworykin，Hillier等人确立。扫描电镜的研究在英国剑桥大学电机工程学系Charles Oatley博士学位的一系列项目中复苏。在剑桥大学的McMullan和Smith的早期研究之后，SEM的第一次产业应用在加拿大纸浆和造纸研究所实现。不久之后，在美国的Westinghouse，SEM被应用于集成电路，并在英国和日本实现了扫描电镜的商业化。截至目前，SEM及其他显微和微分析技术在世界范围内发展，并被应用于越来越多的领域。 关键词：扫描电子显微镜（SEM），成像技术，表面形貌，成分衬度，电子通道花样（ECP），电子背散射花样（EBSP）。 Oatley描述了SEM早期历史和直至其第一次商业化的发展状况。第一台商业SEM在英国和日本制造。SEM的历史也被许多作者描述过。商用SEM性能的提高和操作的简便已经很出色并有望继续进步。 Knoll用仪器得到了四个非常重要的实验结果Fig.1：(i)他从固态多晶样品中得到了样品的吸收电流像Fig.2.(ii) 这张照片显示的晶粒间取向依赖衬度是由电子穿隧效应的对比差异引起的。（iii）他测量了不同材料的二次电子（SE）加背散射电子(BSE)系数是入射电子能量E0的函数，并且证明当SE+BSE系数为1时，有第二个交叉点，此时E0约为 1.5keV。样品的充电最小化并且保持稳定。(iv)根据一个早期关于定量电压衬度的译文，测量了束电子对非导电颗粒充电后颗粒的电势。 Figure 3 是由von Ardenne提出的产生二次电子的电子散射模型，模型表明初始束展宽；大角度散射；扩散；BSE逃逸以及每个阶段的二次电子激发。他提出了两种高分辨率SE图像。第一种（现在称为SE-I图像的详细讨论见Peters）E0等于数十电子伏，此时电子的穿透深度（几个微米）比二次电子的逃逸深度大很多倍（几个纳米）。SE-I激发是在束电子入射点的一个局部的区域内发散，这个范围比BSE小。他提出SE-I能提供一个高分辨率的SE图像（特殊情况除外）。他的第二个观点（现在称为低压SEM）是将E0减小到1keV，此时穿透深度达到束电子直径。 Zworykin给出了最早的二次电子图像。这些工作者也建立了一台密封的场发射（FE）SEM，并且为X射线微区分析和电子能量损失能谱仪（EELS）奠定了基础。当时人们热衷于似乎会更加成功的透射电镜（TEM），他们在SEM方面的工作没有继续。
电子显微镜的发展及现状
电子显微镜的发展及现状 20130125001 李智鹏 2014/10/8
电子显微镜的发展及现状 摘要：本文综述了电子显微镜的发展，电子显微镜的主要分类，它们在生活当中的应用以及国内显微镜的现状。 关键词：电子显微镜发展应用现状 1、引言 显微镜技术的发展,是其他科学技术发展的先导,在17世纪60年代出现的光学显微镜,引发了一场广泛的科技进步, 促进了细胞学和细菌学的发展。使人类的观测范围进入微观世界,导致了一大批新的领域进入人类的研究范围,促进了许多学科的创立和发展。 三百年来，光学显微镜巳经发展到了十分完善的地步。而我们知道，分辨率极限的量级为入/a带，对于光学显微镜，最短可见光波长约为400。人，最大数值孔径约1。4，故只能获得亚微米量极的分辨率。于是，人们开始寻找较短波长的光源，X射线波长为几个埃，Y射线波长更短，但它们都很难直接聚焦，所以不能直接用于显微镜。[1] 20世纪30年代出现的电子显微镜技术,更进一步拓宽了人类的观测领域,同样导致了大批新学科、新技术的出现.可以说,现代科学技术的研究工作,已很大程度依赖于电子显微镜技术的使用,尤其是在纳米技术、材料技术、生命科学技术等研究方面,没有电子显微镜技术的帮助,它们几乎是无法进行的.随着科学技术的不断进步,电子显微镜技术的应用越来越广泛,同时电子显微镜技术本身也在不断快速发展.从最初的电子显微镜开始,已经逐步发展出扫描电子显微镜、扫描隧道电子显微镜、原子力电子显微镜、扫描离子电导显微镜、扫描探针电子显微镜等.这些先进的仪器现已广泛地应用于物理学、化学、材料科学和生命科学领域的研究和检测工作中.在纺织科技研究工作和纺织材料及纺织品检测过程中也得到了广泛的应用[2]。本文仅对电子显微镜技术在出土古代纺织品检测方面的应用作一初步探讨。电子显微镜(简称电镜,EM)经过五十多年的发展已成为现代科学技术中不可缺少的重要工具。我国的电子显微学也有了长足的进展[3]。电子显微镜的创制者鲁斯卡(E.Ruska)教授因而获得了1986年诺贝尔奖的物理奖[4]。 2、电子显微镜的发展过程 20世纪30年代,德国科学家诺尔(M. knoll)和卢斯卡(E. Ruska)在电子光学的基础上,研制出了世界上第一台透射式电子显微镜(Transmission ElectronMicroscope,TEM,简称透射电镜),成功地得到了用电子束拍摄的铜网像,尽管放大倍数只有12倍,但它为以后电镜的发展和应用奠定了基础.此后经过科学家们半个多世纪的努力和改进,透射电镜的分辨本领现已达到了0. 1nm~0. 2nm,几乎能分辨所有的原子.此后又相继出现了能直接观察样品表面立体结构的扫描电子显微镜(Scanning ElectronMicroscope, SEM,简称扫描电镜),其分辨率为3nm~6nm和能进行活体观察的超高压电镜,实现了人们直接观察生物大分子结构和重金属原子图像的愿望[5]。 2.1扫描式电子显微镜扫描式电子显微镜中的电子束,在样品表面上动态地扫描,以 一定速度,逐点逐行地扫描样品的表面.样品逐点地发出带有形态、结构和化学组分信息的二次电子,这些电子由检测器接收处理,最后在屏幕上显示形态画面.图像为间接成像,其加速电压为1kV~30kV. 2.2扫描隧道显微镜(ScanningTunnelingMicroscope,STM)G.Binnig和H.Rohrer在 1981年研制成功扫描隧道显微镜,并因此获得1986年诺贝尔物理奖.扫描隧道显微镜(STM)是利用导体针尖与样品之间的隧道电流,并用精密压电晶体控制导体针尖沿样品表面扫描,从而能以原子尺度记录样品表面形貌的新型仪器.其分辨率已达到1nm~2nm,
光学显微镜的发展历史
光学显微镜的发展历史、现状与趋势 杨拓拓 (苏州大学现代光学技术研究所，江苏苏州215000) 1基本原理 显微镜成像原理及视角放大率 显微镜由物镜和目镜组成。物体AB 在物镜前焦面稍前处，经物镜成放大、倒立的实像A'B'，它位于目镜前焦面或稍后处，经目镜成放大的虚像，该像位于无穷远或明视距离处。 图1-1显微镜系统光路图 牛顿放大率公式： f f x x ''= 'x 是像点到像方焦点的距离，x 是物点到物方焦点的距离。 根据牛顿放大率公式可得物镜的垂轴放大率为 '1'1'11--f f x ?== β 目镜的视觉放大率为： '22250 f =Γ 组合系统的放大率为 '1f
'2'121250f f ? -=Γ=Γβ 显微镜系统的像方焦距 ?-=/'2'1'f f f '250 f = Γ 显微镜系统成倒像轴向放大率 '2'1'2'1/f f x x =β 若物点A 沿光轴移动很小的距离，则通过显微镜系统的像点'2A 将移动很大的距离，且移动 方向相同。 显微系统的角放大率 '2'1'2'1/x x f f =γ 即入射于物镜为大孔径光束，而由目镜射出为小孔径光束。 显微镜的孔径光阑 单组低倍显微物镜，镜框是孔径光阑。 复杂物镜一般以最后一组透镜的镜框作为孔径光阑。 对于测量显微镜，孔阑在物镜的象方焦面上，构成物方远心光路。 显微镜的视场光阑和视场 在显微物镜的象平面上设置了视场光阑来限制视场。由于显微物镜的视场很小，而且要求象面上有均匀的照度，故不设渐晕光阑。 显微镜是小视场大孔径成像，为获得大孔径并保证轴上点成像质量，显微镜线视场不超过物镜的1/20,线视场要求： 1'120202β?=≤f y
列文虎克发明显微镜的故事
列文虎克发明显微镜的故事 列文虎克 列文虎克，英文名AntonievanLeeuwenhoek1632.10.24-1723.08.26，荷兰显微镜学家、微生物学的开拓者，生卒均于代尔夫特。幼年没有受过正规教育。1648年到阿姆斯特丹一家布店当学徒。20岁时回代尔夫特自营绸布。中年以后被代尔夫特指派做市政事务工作。这种工作收入不少且很轻松，使他有较充裕的时间从事他自幼就喜爱的磨透镜工作，并用 之观察自然界的细微物体。由于勤奋及本人特有的天赋，他磨制的透镜远远超过同时代人。他的放大透镜以及简单的显微镜形式很多，透镜的材料有玻璃、宝石、钻石等。其一生磨 制了400多个透镜，有一架简单的凸透镜，其放大率竟达300倍! 他对于在放大透镜下所展示的显微世界非常有兴趣，观察的对象非常广泛，主要有晶体、矿物、植物、动物、微生物、污水、昆虫等等。1674年他开始观察细菌和原生动物即他所谓的“非常微小的动物”。他还测算了它们的大小。1677年首次描述了昆虫、狗和人的精子。1684年他准确地描述了红细胞，证明马尔皮基推测的毛细血管层是真实存在的。1702年他在细心观察了轮虫以后，指出在所有露天积水中都可以找到微小生物，因为这些微生物附着在微尘上、飘浮于空中并且随风转移。他追踪观察了许多低等动物和昆虫的生 活史，证明它们都自卵孵出并经历了幼虫等阶段，而不是从沙子、河泥或露水中自然发生的。 他通过友人的介绍和英国皇家学会建立了联系，自1673～1723年曾将他的发现陆续 以通信的方式报告给学会，其中绝大多数都发表在《皇家学会哲学学报》上;由他提供的 第一幅细菌绘图也在1683年该学报上刊出。他于1680年被选为该学会的会员。 他是第一个用放大透镜看到细菌和原生动物的人。尽管他缺少正规的科学训练，但他 对肉眼看不到的微小世界的细致观察、精确描述和众多的惊人发现，对18世纪和19世纪 初期细菌学和原生动物学研究的发展，起了奠基作用。他根据用简单显微镜所看到的微生 物而绘制的图像，今天看来依然是正确的。 由于基础知识薄弱，使他所报道的内容仅仅限于观察到的一些事实，未能上升为理论。他的显微镜制法也由于保密，有些至今还是未解之谜。他制造的透镜小者只有针头那样大。适当的透镜配合起来最大的放大倍数可达300倍。 他的划时代的细致观察，使他举世闻名。许多名人包括英国女王、俄国的彼得大帝都 曾访问过他。 首次发现微生物 “充满煤烟、灰尘的车厢，是一个‘活动的监狱’。”“我‘最大的优点’，是保护 指甲干净。”
电子显微镜简介
电子显微镜简介 人类的肉眼是认识客观世界的重要工具。但因受分辨能力的限制，在300年前光学显微镜尚未出世之前，人类对世界的认识只能停在肉眼水平。光学显微镜的诞生提供了一把金钥匙，为我们打开了微观世界知识宝库的第一道大门，从而出现了组织学、细胞学、细胞病理学等前所未有的新学科。然而，光学显微镜因受照明光波波长的限制，其分辨能力也有限。自1932年德国Max Knolls 和Ernst Ruska发明了电子显微镜，为我们打开了微观世界知识宝库的第二道大门。目前电镜不仅可以观变一般细胞的超微结构，而且还可以探讨其分子结构；从一般超微结构的定性观，走向定量分析；从透射电镜超薄切片的平面观察，进入扫描电镜三维空间的立体表面观变和元素分析，使人们的认识不断深化。 一、分辨率和放大倍数 电镜的分辨率是指分辩二点间最小距离的能力。德国理论光学家Ernst Abbe证实光学显微镜分辨率的极限为照明光源波长的一半，如照明光源的平均波长为5000A(1A=10-10m)光学显微镜分辨率的极限则为2500A(0.25μm=250nm)。电镜利用波长极短的电子束为光源，其分辨率可达2-2.5A(0.2-0.25nm),比光镜高1000倍，比肉眼高一百万倍。 二、透射电镜(transmission electron microscope)的结构与原理 (一)光学透镜与电子透镜 1.透镜：光镜以可见光作光源，经玻璃透镜(凸或凹)使光线会聚或发散，形成放大的实像或虚像。电镜则以电子束为光源。电子具有波动性和粒子性，经过电磁透镜时，在电场或磁场作用下，可以改变其前进的轨道。因而，可利用电场或磁场控制电子运动的轨迹，使之产生偏转、聚集或发散。 2.电磁透镜：根据轴对称的弯曲磁场对电子束能起聚焦的作用的原理制成。磁场范围比焦距小得多的轴对称磁场透镜称为短磁透镜。短磁透镜的焦距与磁场强度的平方呈反比。磁场强度越强，焦距越短、放大倍数越大。短磁透镜的磁场强度则与透镜励磁线圈的匝数呈反比。近代高辨率电镜透镜，在线圈的内侧有高精度加工的非常轴对称的纯铁或铁钴合金高导磁材料制成的“极靴”，线圈外包有铁壳屏罩。当线圈通过电流时，就会在极靴间隙产生轴对称磁场。这种短磁透镜的焦距等于极靴间隙宽度。“极靴”内孔越小、上下“极靴”间隙越小，透镜的放大率越大。因此，“极靴”是电镜的关键部分，对电镜的分辨率起着决定性作用。只要改变透镜线圈的是电流，就能相应地改变透镜的焦距和放大率。 (二)电镜成像原理 电子显微镜以电子束为光源。由热阴极发射的电子，在几十至几百千伏加速电压作用下，经聚光镜聚焦成束，以较高速度投射到很薄的样品上，并在与样品中的原子发生碰撞时，改变方向，产生立体角发散。散射角的大小与样品的密度和厚度有关：质量、厚度越大者，电子散射角也越大，通过的电子被样品后面小孔光栏挡住的就越多，像的亮度较暗；质量、厚
首师大版小学科学六年级下册《1.显微镜的发明与发展》word教案
（首师大版）六年级科学下册 1.显微镜的发明与发展 教学内容 1.显微镜的发明与发展课时安排 教学目标：1.初步了解显微镜的发明与发展。 2.初步了解科学技术是相互促进的。 3.学习使用普通光学显微镜。 4.发展观察能力。 教学重点：1.初步了解显微镜的发明与发展。2.学习使用普通光学显微镜。教学难点：学习使用普通光学显微镜。 突破难点重点方法： 教学准备：1.显微镜、玻片标本 2.显微镜的发明资料 教学环节时 间 师生活动 设计意 图 复备
导入新授 知识（一）让学生用放大镜观察物体，为了解显微镜作铺垫。 1.学生分组，观察一些物体。（注意放大镜的正确使用） 2.学生实事求是的描述看到的现象（体会放大镜的不足） （二）学习使用放大镜 1.认识普通光学显微镜的各部分名称和作用 目镜：含有一个透镜。 物镜：放大倍数不同的低倍透镜和高倍透镜。镜筒：上面装有目镜，下面装转换器和物镜。转换器：装有物镜，可以转动，每转动一次可以将一个不同放大倍数的物镜置于镜筒下。载物台：放置标本的平台。 标本夹：把标本固定在载物台上。 通光孔:可以让光线通过。 反光镜：反射光线，照亮载物台上的标本。准焦螺旋：转动螺旋可以使镜筒靠近或远离载物台，以便看清标本的像。 镜臂和镜座：显微镜的躯干。 2.显微镜的使用方法：（配合教材第6页）（1）取镜和安放 （2）对光：左眼注视目镜，右眼睁开。（3）安装玻片标本 （4）观察 （5）用文字或图画记录观察结果 （6）观察完毕，整理显微镜。 3.学生练习使用显微镜 4.对于使用过程中的问题进行讨论，如：对于透光不好的标本，怎样观察？ 5.讨论、汇报：用放大镜和显微镜进行观察的时候有什么不同的发现？ （描述、比较用放大镜和显微镜观察到的现象的差异。
显微镜发展史
一滴水中的世界—显微镜的发展历程及趋势 摘要：本文主要介绍了从古至今显微镜的发展历程，以及各类显微镜的特点以及研究领域，特别是对于显微镜的优缺点进行了对比分析，最后就目前显微镜的发展状况以及将来的发展局势，结合实际特点的情况下提出了一些较为可行的设想，文章主要采取了文献研究的方法。关键词：光学显微镜人机交互隧道扫描 一、显微镜的发展历程 一花一世界，一叶一菩提。即是再微小的事物也有其内部的一片天地。从三千大千世界到微观原子。许久以前，我们的祖先已然展现了对微观世界不断探究的萌动。从西方先哲到中方佛陀，从球面放大规律，到隧道扫描的精妙。人类对微观世界的不懈探究造就了一代又一代革命性的研究成果，无论是细胞学说的建立，DNA双螺旋横空出世，还是如今原子级别的探究，显微镜正以其先驱者的形象不断开拓着人类的视野，架起了宏观到微观的桥梁。 就其历史而言，最早的显微镜是16世纪末期在荷兰制造出来的。发明者可能是一个叫做札恰里亚斯·詹森的荷兰眼镜商。1590年，在天朗气清的清晨，享受玩乐的詹森恰好将两片凸玻璃片装到一个金属管子里，无意间发现通过这个管子看到的事物要比平时大很多，于是他将这个消息告诉了他的父亲，不过由于当时纯粹是好玩，并没有将之运用到科学领域。再加上其放大倍数不高，被称作“跳蚤镜”。紧接着德国天文学家开普勒提出了复合式显微镜的制作方法，但并没有付诸实践。后来的意大利科学家伽利略。1610年前后，他通过显微镜对于一种昆虫的复眼进行了描述。1665 年，胡克制作了当时最为先进的显微，他用一个半球形单透镜作为物镜，一个平凸透镜作为目镜。镜筒是完全可以拉伸的，整个长度达到了6英寸。镜底有一个带有球形聚光器的照明灯，可以在昏暗条件下仍旧进行观测，已经初具现代显微镜的形态。荷兰亚麻织品商人安东尼·凡·列文虎克通过自己亲手磨制的透镜观察到了很多前所未见的微小生物。1673 ～1677 年期间，列文胡克制成单组元放大镜式的高倍显微镜，其中九台保存至今。九年后，他成为首位发现“细菌”的人。之后的布朗，施莱登和施旺，寇利克等人都借助于显微镜在细胞学说方面取得了丰硕的研究成果。不久以后，恩斯特·卡尔·阿贝以显微镜为中心，提出两个重要理论：①几何光学中的正弦条件，确定
新一代电子显微镜的发展趋势及应用
新一代电子显微镜的发展趋势及应用 特点 微观结构专业组 新一代电子显微镜的发展趋势及应用特点 一、高性能场发射枪电子显微镜日趋普及和应用。 场发射枪透射电镜能够提供高亮度、高相干性的电子光源。因而能在原子--纳米尺度上对材料的原子排列和种类进行综合分析。九十年代中期，全世界只有几十台；现在已猛增至上千台。我国目前也有上百台以上场发射枪透射电子显微镜。 常规的热钨灯丝（电子）枪扫描电子显微镜，分辨率最高只能达到 3.0nm；新一代的场发射枪扫描电子显微镜，分辨率可以优于 1.0nm；超高分辨率的扫描电镜，其分辨率高达0.5nm-0.4nm。其中环境描电子显微镜可以做到：真正的“环境”条件，样品可在100%的湿度条件下观察；生物样品和非导电样品不要镀膜，可以直接上机进行动态的观察和分析；可以“一机三用”。高真空、低真空和“环境”三种工作模式。 二、努力发展新一代单色器、球差校正器，以进一步提高电子显微镜的分辨率。 球差系数:常规的透射电镜的球差系数Cs约为mm级；现在的透射电镜的球差系数已降低到Cs<0.05mm.色差系数:常规的透射电镜的色差系数约为0.7；现在的透射电镜的色差系数已减小到0.1。 场发射透射电镜、STEM技术、能量过滤电镜已经成为材料科学研究,甚至生物医学必不可少的分析手段和工具. 物镜球差校正器把场发射透射电镜分辨率提高到信息分辨率.即从0.19nm 提高到0.12nm甚至于小于0.1nm.
利用单色器，能量分辨率将小于0.1eV.但单色器的束流只有不加单色器时的十分之一左右.因此利用单色器的同时,也要同时考虑单色器的束流的减少问题。 聚光镜球差校正器把STEM的分辨率提高到小于0.1nm的同时,聚光镜球差校正器把束流提高了至少10倍,非常有利于提高空间分辨率。 在球差校正的同时，色差大约增大了30%左右.因此,校正球差的同时,也要同时考虑校正色差. 三、电子显微镜分析工作迈向计算机化和网络化。 在仪器设备方面，目前扫描电镜的操作系统已经使用了全新的操作界面。用户只须按动鼠标，就可以实现电镜镜筒和电气部分的控制以及各类参数的自动记忆和调节。 不同地区之间,可以通过网络系统，演示如样品的移动，成像模式的改变,电镜参数的调整等。以实现对电镜的遥控作用. 四、电子显微镜在纳米材料研究中的重要应用。由于电子显微镜的分析精度逼近原子尺度，所以利用场发射枪透射电镜，用直径为0.13nm的电子束，不仅可以采集到单个原子的Z-衬度像，而且还可采集到单个原子的电子能量损失谱。即电子显微镜可以在原子尺度上可同时获得材料的原子和电子结构信息。观察样品中的单个原子像，始终是科学界长期追求的目标。一个原子的直径约为1千万分之 2-3mm。所以，要分辩出每个原子的位置，需要0.1nm左右的分辨率的电镜，并把它放大约1千万倍才行。人们预测，当材料的尺度减少到纳米尺度时，其材料的光、电等物理性质和力学性质可能具有独特性。因此，纳米颗粒、纳米管、纳米丝等纳米材料的制备，以 及其结构与性能之间关系的研究成为人们十分关注的研究热点。 利用电子显微镜，一般要在200KV
关于显微镜发明的故事
关于显微镜发明的故事 导读：我根据大家的需要整理了一份关于《关于显微镜发明的故事》的内容，具体内容：显微镜是由一个透镜或几个透镜的组合构成的一种光学仪器，是人类进入原子时代的标志。那么是谁发明的呢?下面是我给大家整理的相关资料，欢迎大家阅读!最早的显微镜是由一个叫詹森的眼镜制...显微镜是由一个透镜或几个透镜的组合构成的一种光学仪器，是人类进入原子时代的标志。那么是谁发明的呢?下面是我给大家整理的相关资料，欢迎大家阅读! 最早的显微镜是由一个叫詹森的眼镜制造匠人于 1590 年前后发明的。这个显微镜是用一个凹镜和一个凸镜做成的，制作水平还很低。詹森虽然是发明显微镜的第一人，却并没有发现显微镜的真正价值。也许正是因为这个原因，詹森的发明并没有引起世人的重视。事隔 90 多年后，显微镜又被荷兰人列文虎克研究成功了，并且开始真正地用于科学研究试验。关于列文虎克发明显微镜的过程，也是充满偶然性的。 列文虎克于 1632 年出生于荷兰的德尔夫特市，从没接受过正规的科学训练。但他是一个对新奇事物充满强烈兴趣的人。一次，他从朋友那里听说荷兰最大的城市阿姆斯特丹的眼镜店可以磨制放大镜，用放大镜可以把肉眼看不清的东西看得很清楚。他对这个神奇的放大镜充满了好奇心，但又因为价格太高而买不起。从此，他经常出入眼镜店，认真观察磨制镜片的工作，暗暗地学习着磨制镜片的技术。 功夫不负苦心人。1665 年，列文虎克终于制成了一块直径只有 0。3 厘
米的小透镜，并做了一个架，把这块小透镜镶在架上，又在透镜下边装了一块铜板，上面钻了一个小孔，使光线从这里射进而反射出所观察的东西。这样，列文虎克的第一台显微镜成功了。由于他有着磨制高倍镜片的精湛技术，他制成的显微镜的放大倍数，超过了当时世界上已有的任何显微镜。列文虎克并没有就此止步，他继续下功夫改进显微镜，进一步提高其性能，以便更好地去观察了解神秘的微观世界。为此，他辞退了工作，专心致志地研制显微镜。几年后，他终于制出了能把物体放大 300 倍的显微镜。 1675 年的一个雨天，列文虎克从院子里舀了一杯雨水用显微镜观察。他发现水滴中有许多奇形怪状的小生物在蠕动，而且数量惊人。在一滴雨水中，这些小生物要比当时全荷兰的人数还多出许多倍。以后，列文虎克又用显微镜发现了红血球和酵母菌。这样，他就成为世界上第一个微生物世界的发现者，被吸收为英国皇家学会的会员。 显微镜的发明和列文虎克的研究工作，为生物学的发展奠定了基础。利用显微镜发现，各种传染病都是由特定的细菌引起的。这就导致了抵抗疾病的健康检查、种痘和药物研制的成功。 据说，列文虎克是一个对自己的发明守口如瓶、严守秘密的人。直到现在，显微镜学家们还弄不明白他是怎样用那种原始的工具获得那么好的效果. 显微镜是人类各个时期最伟大的发明物之一。在它发明出来之前，人类关于周围世界的观念局限在用肉眼，或者靠手持透镜帮助肉眼所看到的东西。
(完整版)扫描电子显微镜的发展及展望
扫描电子显微镜的发展及展望 1、分析扫描电镜和X射线能谱仪 目前，使用最广的常规钨丝阴极扫描电镜的分辨本领已达 3.5nm左右，加速电压范围为0.2—30kV。扫描电镜配备X射线能谱仪EDS后发展成分析扫描电镜，不仅比X射线波谱仪WDS分析速度快、灵敏度高、也可进行定性和无标样定量分析。EDS发展十分迅速，已成为仪器的一个重要组成部分，甚至与其融为一体。但是，EDS也存在不足之处，如能量分辨率低，一般为129—155eV，以及Si(Li)晶体需在低温下使用(液氮冷却)等。X射线波谱仪分辨率则高得多，通常为5—10eV，且可在室温下工作。1972年起EDAX公司发展了一种ECON系列无窗口探测器，可满足分析超轻元素时的一些特殊需求，但Si(Li)晶体易受污染。1987年Kevex 公司开发了能承受一个大气压力差的ATW超薄窗，避免了上述缺点，可以探测到B，C，N，O等超轻元素，为大量应用创造了条件。目前，美国Kevex公司的Quantifier，Noran公司的Extreme，Link公司的Ultracool，EDAX公司的Sapphire等Si(Li)探测器都属于这种单窗口超轻元素探测器，分辨率为129eV，133eV等，探测范围扩展到了5B—92U。为克服传统Si(Li)探测器需使用液氮冷却带来的不便，1989年Kevex公司推出了可不用液氮的Superdry探测器，Noran公司也生产了用温差电制冷的Freedom探测器(配有小型冷却循环水机)，和压缩机制冷的Cryocooled探测器。这两种探测器必须昼夜24小时通电，适合于无液氮供应的单位。现在使用的大多还是改进的液氮冷却Si(Li)探测器，只需在实际工作时加入液氮冷却，平时不必维持液氮的供给。最近发展起来的高纯锗Ge探测器，不仅提高了分辨率，而且扩大了探测的能量范围(从25keV扩展到100keV)，特别适用于透射电镜：如Link的GEM型的分辨率已优于115eV(MnKα)和65eV(FKα)，Noran的Explorer Ge探测器，探测范围可达100keV等。1995年中国科学院上海原子核研究所研制成了Si(Li)探测器，能量分辨率为152eV。中国科学院北京科学仪器研制中心也生产了X射线能谱分析系统Finder-1000，硬件借鉴Noran公司的功能电路，配以该公司的探测器，采用Windows操作系统，开发了自己的图形化能谱分析系统程序。 2、X射线波谱仪和电子探针仪 现代SEM大多配置了EDS探测器以进行成分分析。当需低含量、精确定量以及超轻元素分析时，则可再增加1到4道X射线波谱仪WDS。Microspec公司的全聚焦WDX-400，WDX-
电子显微镜技术
显微分析技术 摘要：透射电子显微镜、扫描电子显微镜以及扫描探针显微镜已经成为了分析纳米材料的重要手段之一。本文简要的介绍了透射电子显微镜、扫描电子显微镜以及扫描探针显微镜的发展以及应用。 引言 纳米科技是在20世纪80年代后才逐渐发展起来的前沿性、交叉性的新型科学领域，纳米材料的性能与其微观结构有着重要的关系，因此，纳米材料微观结构的表征对于认识纳米材料，推动纳米材料的应用有着深远的意义。 自16世纪出现了光学显微镜以后，把正常人眼睛仅能分辨约0.2mm 细节的能力，延伸到可以看细菌和微生物。20世纪30年代，科学家利用电子源制造出了扫描电子显微镜，其分辨率远远超出了光学显微镜。1932年M.Knoll和E.Ruska 研制出了第一台透射电子显微镜实验装置(TEM)，1938年,V on.Ardence将扫描线圈加到透射电子显微镜上（TEM），制成了第一台扫描透射电子显微镜（STEM），放大倍数8000X，分辨率在500～1000 ?之间直到1952年，C.W.Qatley 和McMullan 在剑桥（Cambridge ）制成了第一台现代的SEM，分辨率达到500?，很大程度的提高了人类认识微观世界的能力。但是，后来人们发现，当显微镜的放大率提高到1000-1500倍时，受光的衍射效应影响，图像将变得不再清晰。1982年国际商业机器公司苏黎世实验室的葛·宾尼(Gerd Binnig)博士和海·洛雷尔(Heimich Rohrer)博士及其同事们共同研制成功了世界第一台新型的表面分析仪器——扫描隧道显微镜（简称STM）。它的出现使人类第一次能够实时的观察单个原子在物质表面的排列状态和表面电子行为有关的物理、化学性质，为科学家提供了一种前所未有的直接观察单原子、单分子的手段，从而从根本上改变了人类对微观（纳米）世界的认识水平。STM的探针是由针尖与样品之间的隧道电流的变化决定的，因此要求样品表面能够导电，从而使得STM只能直接观察导体和半导体的表面结构对于非导电的物质则要求样品覆盖一层导电薄膜，但导电薄膜的粒度和均匀性难以保证，且导电薄膜掩盖了物质表面的细节为了克服
铸造技术的发展历程
铸造技术的发展历程 Newmaker 人类掌握比较早的一种金属热加工工艺，已有约6000年的历史。中国约在公元前1700～前1000年之间已进入青铜铸件的全盛期，工艺上已达到相当高的水平。中国商朝的重875公斤的司母戊方鼎，战国时期的曾侯乙尊盘，西汉的透光镜，都是古代铸造的代表产品。早期的铸件大多是农业生产、宗教、生活等方面的工具或用具，艺术色彩浓厚。那时的铸造工艺是与制陶工艺并行发展的，受陶器的影响很大。中国在公元前513年，铸出了世界上最早见于文字记载的铸铁件晋国铸型鼎，重约270公斤。欧洲在公元八世纪前后也开始生产铸铁件。铸铁件的出现，扩大了铸件的应用范围。例如在15～17世纪，德、法等国先后敷设了不少向居民供饮用水的铸铁管道。18世纪的工业革命以后，蒸汽机、纺织机和铁路等工业兴起，铸件进入为大工业服务的新时期，铸造技术开始有了大的发展。 进入20世纪，铸造的发展速度很快，其重要因素之一是产品技术的进步，要求铸件各种机械物理性能更好，同时仍具有良好的机械加工性能；另一个原因是机械工业本身和其他工业如化工、仪表等的发展，给铸造业创造了有利的物质条件。如检测手段的发展，保证了铸件质量的提高和稳定，并给铸造理论的发展提供了条件；电子显微镜等的发明，帮助人们深入到金属的微观世界，探查金属结晶的奥秘，研究金属凝固的理论，指导铸造生产。在这一时期内开发出大量性能优越，品种丰富的新铸造金属材料，如球墨铸铁，能焊接的可锻铸铁，超低碳不锈钢，铝铜、铝硅、铝镁合金，钛基、镍基合金等，并发明了对灰铸铁进行孕育处理的新工艺，使铸件的适应性更为广泛。50年代以后，出现了湿砂高压造型，化学硬化砂造型和造芯，负压造型以及其他特种铸造、抛丸清理等新工艺，使铸件具有很高的形状、尺寸精度和良好的表面光洁度，铸造车间的劳动条件和环境卫生也大为改善。20世纪以来铸造业的重大进展中，灰铸铁的孕育处理和化学硬化砂造型这两项新工艺有着特殊的意义。这两项发明，冲破了延续几千年的传统方法，给铸造工艺开辟了新的领域，对提高铸件的竞争能力产生了重大的影响。 铸造一般按造型方法来分类，习惯上分为普通砂型铸造和特种铸造。普通砂型铸造包括湿砂型、干砂型、化学硬化砂型三类。特种铸造按造型材料的不同，又可分为两大类：一类以天然矿产砂石作为主要造型材料，如熔模铸造、壳型铸造、负压铸造、泥型铸造、实型铸造、陶瓷型铸造等；一类以金属作为主要铸型材料，如金属型铸造、离心铸造、连